SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO

78 Pages·2012·6.54 MB·Spanish

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ÍNDICE: Pág. N.
1. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 2
2. MATERIALES DE BASE (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 5
3. PRODUCTOS DE APORTE (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 7
3.1 Electrodos.
3.2 Fluxes.
4. ESPECIFICACIONES (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 17
4.1 EN
4.2 AWS
5. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL METAL DEPOSITADO (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230).. 25
5.1 Composición de flux.
5.2 Características mecánicas.
5.3 Clases de corriente y polaridad.
6. INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DE SOLDADURA (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 31
6.1 Parámetros principales
6.2 Parámetros secundarios
7. DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 52
8. VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL PROCESO (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 56
9. TÉCNICAS ESPECIALES (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 57
9.1 Soldadura con adición de hilo caliente, frío o metal en polvo.
9.2 Arco sumergido con electrodo de banda.
9.3 Narrow Gap
9.4 Soldadura con electrodos múltiples.
9.5 Soldadura con electrodo prolongado.
10. SEGURIDAD E HIGIENE (cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230)(cid:8230) 71
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1. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO
El proceso de soldadura por arco sumergido, o método SAW, consiste en la fusión de un electrodo
continuo, que puede ser macizo o tubular, protegida por la escoria generada por un flux (*), granulado o en
polvo, con el que se alimenta el arco por separado.
El proceso de Arco Sumergido permite depositar grandes volúmenes de metal de soldadura de excelente
calidad (tasas de deposición de hasta 50 kg/hr) a bajo coste para una amplia gama de aplicaciones. El
sistema es totalmente automático y permite obtener grandes rendimientos en producción. Se puede usar
también como un proceso semiautomático, mediante una pistola manual, similar a la que se usa en
soldadura MIG/MAG, pero con diámetros de hilo mayores (hasta 2,4 mm) y, de forma parecida a como en
el proceso MIG se aportaría gas de protección, se aporta en este caso el flux que nos viene alimentado de
un tanque a presión.
El arco eléctrico se establece entre el electrodo metálico y la pieza a soldar. Como electrodos, pueden
utilizarse uno o varios alambres o hilos simultáneamente o bien flejes o bandas.
El flux protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera circundante, de tal manera que ambos
permanecen invisibles durante el proceso. Parte del flux se funde con un papel similar al del recubrimiento
en los electrodos revestidos: protege el arco, lo estabiliza, genera una escoria de viscosidad y tensión
superficial adecuadas e incluso permite añadir elementos de aleación o compensar la pérdida de ellos. El
resto de flux, no fundido, puede recuperarse y reciclarse en el proceso.
La figura 1 muestra cómo funciona el proceso de arco sumergido. La figura 2 son ejemplos reales en el
que se pueden distinguir los elementos fundamentales del arco.

FIGURA 1
3
FIGURA 2
La figura 3 muestra los elementos del sistema de forma esquemática y se describen los elementos
necesarios, más usuales, en una instalación para soldadura por arco sumergido. Para recoger el flux
sobrante, se suelen utilizar además equipos de aspiración e impulsión que pueden ir reciclando el flux para
ser utilizado de forma continua. En aplicaciones de mayor exigencias de calidad, los equipos de impulsión
incorporan también hornos de calentamiento para alimentar flux seco.
Cofre de control de
parámetros
Hilo
Tolva de flux
Fuente de corriente
Cables Cabezal de
soldadura
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FIGURA 3

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En la figura 4 se observan diferentes modelos de aplicaciones prácticas en equipos industriales.

a) Soldadura semiautomática b) Soldadura con Columna c) Soldadura en estación fija

FIGURA 4

(*) N. del A. Se prefiere mantener esta palabra sin traducir. Por una parte, se emplea corrientemente y,
por otra, es más amplia que (cid:8220)polvo(cid:8221), que también se utiliza, ya que algunos de los fluxes son en realidad
granulados.

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2. MATERIALES DE BASE
Este proceso es bastante versátil y se utiliza para unir aceros al carbono, de baja aleación e inoxidables
y aleaciones de níquel. También se emplea para revestir materiales con objeto de resistir el fenómeno de
corrosión, para resistencia a altas temperaturas o para resistencia a desgaste o combinaciones de estos
fenómenos. Este procedimiento se denomina (cid:8220)overlay(cid:8221) o recargue, y será tratado posteriormente. Tanto la
calidad como el aspecto que se obtiene de las uniones con este proceso suele ser excelente. En la figura 5
se da una idea de las ventajas del proceso SAW con otros procesos de soldadura:

n
ó
ci
si SAW
o
p Alta productividad
e
d Soldadura en plano
e MIG / MAG
d
(GMAW)
a Productividad
tas Manual Fácil automatización
MMA Versátil
e
d (SMAW)
o
t
n TIG
e
m (GTAW)
u
A
Alta velocidad
Laser Precisión
(LBW) Calidad
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Figura 5
La figura 6 muestra el esquema de instalación industrial de una columna SAW llevando a cabo una
costura circunferencial, longitudinal o en espiral en un recipiente. Se observa en los detalles que, mediante
los movimientos de la columna se puede trabajar tanto en la soldadura interior como en la exterior de un
recipiente que gira por medio de viradores o bien se puede realizar una soldadura de recargue u overlay en
recipientes que giran por medio de posicionadores. En estos casos, el arco permanece en la misma
posición mientras es el recipiente el que va girando a velocidad programada para obtener una soldadura
continua.
En la figura 7 se observa un tractor SAW para realización de soldaduras automatizadas con la menor
inversión.

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FIGURA 6

FIGURA 6

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FIGURA 7
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3. PRODUCTOS DE APORTE
3.1 Electrodos
Existen electrodos para soldar aceros al carbono, de baja aleación, de alto contenido en carbono,
aleados, inoxidables, aleaciones de níquel y aleaciones especiales para aplicaciones de recargues. Los
electrodos se suministran en forma de alambre sólido o tubular con flux o metal en polvo en su interior, y
en forma de fleje o banda, especiales para depósitos por recargue. Estos últimos pueden depositarse
mediante el proceso de soldadura de Arco Sumergido que nos ocupa, o bien mediante el proceso de
soldadura por Electro-Escoria, no considerado un proceso de soldadura al arco sino de estado sólido.
Normalmente se presentan enrollados en carretes de 10 a 500 kg de peso o en bidones de 100 a 1000
kg, mientras que el fleje se suministra en bobinas. Los electrodos de acero se recubren de cobre, excepto
para soldaduras de materiales resistentes a la corrosión, ciertas aplicaciones nucleares o la fabricación de
reactores para la industria del petróleo y petroquímica. El recubrimiento de cobre evita la corrosión, mejora
el contacto eléctrico y disminuye el rozamiento del hilo con el dispositivo de alimentación.
El diámetro del hilo varía normalmente desde 1,6 mm a 6,4 mm.
La gama de intensidades usuales es la siguiente:

˘ Rango de intensidades
mm Amperios
1,6 150 - 300
2 200 - 400
2,4 250 - 500
3,2 300 - 600
4 400 - 800
4,8 500 - 1000
5,6 600 - 1200
6,4 700 - 1600
3.2 Fluxes
Son compuestos minerales mezclados. Entre ellos se encuentran SiO , TiO , CaO, MgO, Al O , MnO,
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K O, Na O, Li O, FeO, ZrO y CaF .
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Como ocurre con los electrodos revestidos para soldadura manual, el fabricante del flux se reserva la
composición química completa del mismo y todo lo más ofrece porcentajes parciales de elementos
agrupados por familias que ejercen una acción similar. Según el sistema de fabricación se dividen en:
3.2.1 Fluxes fundidos.
En los fluxes fundidos (fused o prefused) la materia prima se mezcla en seco y se funde posteriormente
en un horno eléctrico a una temperatura entre 1500ºC y 1700ºC. Después de la fusión y de cualquier
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adición final, la carga del horno es colada y enfriada. El enfriamiento se produce por el paso de la mezcla
fundida a través de una corriente de agua. El resultado es un producto con apariencia cristalina que es
triturado, cribado para clasificación según tamaño y envasado.
Los fluxes fundidos tienen las siguientes ventajas:
n Buena homogeneidad química.
n Fácil eliminación de los finos, sin que afecte la composición del flux.
n Normalmente no higroscópicos, lo que simplifica su manejo y almacenamiento, al mismo tiempo
que elimina problemas de soldadura.
n Permiten el reciclado, sin cambios significativos en la composición de las partículas.
n Adecuados para las más altas velocidades de trabajo en la operación de soldeo.
La mayor limitación consiste en la dificultad de añadir desoxidantes y ferroaleaciones durante su
fabricación, sin segregaciones o pérdidas elevadas. La causa es la alta temperatura asociada a la fusión de
las materias primas. Esto supone que no puedan usarse en algunas aplicaciones, como en juntas estrechas
o cuando los requerimientos de propiedades mecánicas son elevados. Además no se pueden obtener en
grados básicos o neutros.
Ciertos fabricantes suelen expresar los contenidos de componentes, agrupados por familias:
SiO + TiO , CaO + MgO , Al O + MnO , etc.
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Existe una limitación en la intensidad máxima de utilización a efectos de estabilidad de elementos de flux,
que aproximadamente es de 800 A.
Al no ser higroscópicos, es suficiente tratarlos a unos 200ºC para eliminar la posible humedad.

3.2.2 Fluxes cohesionados
En la fabricación de un flux cohesionado (bonded), las materias primas son pulverizadas, mezcladas en
seco y cohesionadas con silicato potásico, silicato sódico o una mezcla de ambos. Esta parte de la
fabricación es similar a la de la pasta de los electrodos revestidos. Después del cohesionado, la mezcla
húmeda es sinterizada y cocida a una temperatura relativamente baja. Los (cid:8220)pellets(cid:8221) se rompen por
machaqueo, se criban para clasificación al tamaño deseado y se envasan en sacos de PVC para
protegerlos de la humedad.
Las ventajas de los fluxes cohesionados son:
n Es posible la adición de desoxidantes y elementos de aleación, gracias a la baja temperatura
inherente al proceso. Los elementos de aleación pueden añadirse ya sea como ferroaleaciones o
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